CN109312780B - 滑动性结构体及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过在基材的粗糙化表面上形成具有优异的滑动性的滑动层而制备的结构体，和所述结构体的制造方法。所述结构体的特征在于，通过在构成粗糙化表面的凹凸的至少凹部中填埋微粉化的包含碳组合物的树脂组合物而形成滑动层。

Description

滑动性结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及滑动性结构体及其制造方法。更具体地，本发明涉及包括滑动性优异的滑动层的滑动性结构体。本发明还涉及在结构体上有效地形成上述滑动层的滑动性结构体的制造方法。
背景技术
通过将如碳纤维等功能性纤维共混至树脂中制备的纤维增强塑料不仅耐磨耗性和自身润滑性优异，而且耐热性和耐化学品性也优异，因此，已提出了使用这种树脂作为滚动体等滑动构件(专利文献1)。然而，尽管取决于滑动构件的用途，但是从耐载荷性等观点，单独使用纤维增强塑料成形滑动构件会导致不令人满意的效果。
另一种滑动构件是通过在金属板的表面上一体化形成多孔层并且用能够展现滑动性的组合物浸渍覆盖该多孔层而制备的复合滑动构件。例如，以下专利文献2记载了多层滑动构件。该构件通过如下来制备：在金属背板的表面上形成多孔层，用包括聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂、平均粒径8～40μm的粒状无机填料、碳纤维和聚四氟乙烯的浸渍-覆盖树脂组合物来浸渍涂布该多孔层。
以下专利文献3记载了多层滑动构件。该滑动构件通过如下来制备：在由钢板形成的背金属表面上一体化形成金属烧结构件的多孔金属烧结层，并且用包含作为主要组分的如氟碳聚合物等合成树脂和作为耐磨耗性改进剂的如聚酰亚胺等有机材料的树脂组合物填充覆盖该多孔金属烧结层。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：JP-A-2011-127636
专利文献2：JP-A-2009-79766
专利文献3：JP-A-2011-80525
发明内容
发明要解决的问题
上述多层滑动构件中的每个都通过预先在金属板上形成多孔层、制备能够展现滑动性的组合物、将该组合物供给至多孔层、然后施加热和压力以用该组合物浸渍和覆盖该多孔层来制造。该方法需要许多步骤，因此会导致生产性劣化。
因此，本发明的目的是提供一种在基材上形成有滑动层的滑动性结构体，其中滑动层包括包含具有优异的滑动性的如碳纤维等碳组合物的树脂组合物。
本发明的另一目的是提供一种在基材上有效地形成滑动层的方法。
用于解决问题的方案
本发明提供一种结构体，其包括在基材的粗糙化表面上形成的滑动层，其中滑动层通过在构成所述粗糙化表面的凹凸(roughness)的至少凹部(concavity)中填埋微粉化的包含碳组合物的树脂组合物(carbon-composition-containing resin composition)来形成。
本发明的结构体中优选：
1.碳组合物选自由碳纤维、石墨和微细碳系材料组成的组；
2.包含碳组合物的树脂组合物包含加成反应型聚酰亚胺树脂作为基础树脂；
3.滑动层包含选自由二硫化钼、四氟乙烯树脂和金属粉末组成的组中的至少一种；
4.粗糙化表面的算术平均表面粗糙度(Ra)在0.4～0.8的范围内；
5.基材的至少粗糙化表面包括不锈钢、铁系材料和铝合金中的任意者；和
6.滑动层的算术平均表面粗糙度(Ra)小于0.4。
本发明还提供一种结构体的制造方法，所述结构体包括在基材的粗糙化表面上形成的滑动层，所述方法包括：在基材的粗糙化表面上压接由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体(compact)以将包含碳组合物的树脂组合物的微粉末转移至粗糙化表面上，从而形成滑动层。
本发明的结构体的制造方法中优选：
1.在压接时，粗糙化表面与由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体相互摩擦；和
2.粗糙化表面的算术平均粗糙度(Ra)在0.4～0.8的范围内。
发明的效果
根据本发明，可以仅通过在加压下用包含碳组合物的树脂组合物摩擦基材的粗糙化表面而在结构体上形成滑动层。这与常规的多层滑动构件的制造相比需要较少的步骤，且极其有效。另外，用于形成滑动层的包含碳组合物的组合物转移-填埋在结构体的表面的至少凹部中，不会与结构体容易地脱离。即，其在用作滑动构件时展现优异的耐久性。
另外，加成反应型聚酰亚胺树脂用于构成滑动层的包含碳组合物的树脂组合物的基础树脂。结果，可以获得不仅滑动性优异而且耐热性、耐久性和机械强度也优异的结构体。
附图说明
[图1]为本发明的结构体的截面图。
[图2]为用于说明用于形成本发明的结构体的滑动层的方法的一个实例的图。
[图3]为用于说明用于形成本发明的结构体的滑动层的方法的另一实例的图。
[图4]为用于说明实施例中滑动磨耗试验方法的图。
[图5]为用于说明平均磨耗面积的测量方法的图。
[图6]为用于说明比磨耗量的计算方法的图。
[图7]为示出任意的实施例和比较例中磨耗试验后的试验片的显微镜观察部位的图。
[图8]为示出实施例1、2和比较例1、2中磨耗试验后的试验片的滑动层表面的显微镜观察照片的图。
[图9]为示出实施例3、4和比较例3、4中磨耗试验后的试验片的滑动层表面的显微镜观察照片的图。
具体实施方式
(滑动性结构体)
本发明的结构体具有有粗糙化表面的基材和形成于该粗糙化表面上的滑动层。其必要特征在于，滑动层由微粉化的包含碳组合物的树脂组合物构成，该包含碳组合物的树脂组合物填埋在粗糙化表面的至少凹部中，优选地，滑动层覆盖凹凸全体并且固着至基材上。
图1为用于说明本发明的结构体的特征的截面图。结构体1由具有粗糙化表面的基材2和设置为覆盖该基材的粗糙化表面的滑动层3构成。滑动层3由包含碳组合物的树脂组合物的微粉末集合体(powder cluster)5形成。微粉末填埋在粗糙化表面上的凹部4a中并固着至凸部4b来覆盖基材表面。
尽管本发明的滑动层的厚度可以根据用途等变化且一般的定义可能会困难，但是厚度为至少等于或高于形成于基材上的粗糙化表面的凹部的深度。另外，如上所述，由于优选滑动层均匀覆盖粗糙化表面，因而优选使滑动层的表面平滑化以具有小于0.4的算术平均表面粗糙度(Ra)。
本发明的结构体不特别限制，只要其具有具备前述特征且形成在结构体的表面上的滑动层，且滑动层用作相对于对偶材料(mating material)的滑动面即可。即，基材可为盘状、衬套状(bush-like)和球状等。
[碳组合物]
在用于本发明的包含碳组合物的树脂组合物中，碳纤维、石墨和微细碳系材料中的任意者可优选用作碳组合物。碳组合物具有高强度和弹性率。此外，由于其高热导率，其可有效地消散由摩擦产生的热，从而提供稳定的滑动性。
碳纤维的实例包括包含聚丙烯腈(PAN)作为主要原料的PAN系碳纤维、包含焦油沥青作为主要原料的焦油沥青系碳纤维、和人造丝系碳纤维。特别地，可优选使用平均纤维长度在50～6000μm范围内并且平均纤维直径在5～20μm范围内的碳纤维。
除了碳纤维以外，可使用如石墨等导电性填料、或纤维长度不超过500nm的碳纤维或如炭黑等微细碳系材料。
从滑动性的观点，优选以相对于100重量份基础树脂为5～200重量份、特别是10～150重量份的量包含碳组合物。当碳组合物的量小于该范围时，不能获得令人满意的滑动性。当碳组合物的量大于该范围时，滑动层不会固着至基材，使得难以展现期望的滑动性。
[基础树脂]
在本发明中，碳组合物共混在其中的基础树脂可以为通常用于碳纤维增强合成树脂等的合成树脂。实例包括聚碳酸酯、聚丙烯、丙烯酸系树脂、聚氧乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、四氟乙烯树脂、聚偏二氟乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈·苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚物、聚醚砜、和四氟乙烯·乙烯共聚物。在本发明中，可以特别优选使用加成反应型聚酰亚胺。
特别优选用于本发明的加成反应型聚酰亚胺树脂由末端具有加成反应性基团的芳香族聚酰亚胺低聚物形成，该聚酰亚胺树脂通过常规已知的方法制备。例如，可以使用芳香族四羧酸二酐、芳香族二胺、和在分子内与加成反应基团一起具有酐基(anhydridegroup)或氨基的化合物，使得各酸基的当量的总和与各氨基的总和几乎相同。优选地，使各组分在溶剂中反应以容易地获得聚酰亚胺树脂。在反应方法的实例中，具有氨基酸键的低聚物通过在100℃以下、优选80℃以下的温度下聚合0.1～50小时、然后与酰亚胺化剂(imidization agent)化学酰亚胺化来形成。另一方法由两个步骤组成：在约140℃～约280℃的范围内的高温下加热和热酰亚胺化。又一方法由单个步骤组成：在从一开始就保持140℃～280℃范围内的高温的同时进行聚合-酰亚胺化反应0.1～50小时。
在反应中优选使用的溶剂为有机极性溶剂，且实例包括N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、γ-丁内酯、和N-甲基己内酰胺，尽管本发明并不限于这些实例。
本发明中，芳香族酰亚胺低聚物的末端的加成反应性基团不特别限制，只要其为通过加热进行固化反应(加成聚合反应)的基团即可。从优选的固化反应和由此获得的固化产物的良好耐热性的观点，该基团优选为选自苯基乙炔基、乙炔基、4-降冰片烯-1,2-二羧酸基(nadic acid group)和马来酰亚胺基的任意者的反应性基团。其中，特别优选苯基乙炔基，这是因为其通过固化反应不生成气态组分，其耐热性和机械强度优异。
这些加成反应性基团可通过反应、优选用于形成酰亚胺环的反应引入至芳香族酰亚胺低聚物的末端。该反应在芳香族酰亚胺低聚物的末端的氨基或酸酐基与在分子内与加成反应性基团一起具有酐基或氨基的化合物之间发生。
在分子内与加成反应性基团一起具有酐基或氨基的化合物的优选实例包括4-(2-苯基乙炔基)邻苯二甲酸酐、4-(2-苯基乙炔基)苯胺、4-乙炔基-邻苯二甲酸酐、4-乙炔基苯胺、4-降冰片烯-1,2-二酸酐(nadic anhydride)和马来酸酐。
用于形成末端具有加成反应性基团的芳香族酰亚胺低聚物的四羧酸组分的实例包括选自由2,3,3',4'-联苯四羧酸二酐、2,2',3,3'-联苯四羧酸二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、和3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐组成的组中的至少一种四羧酸二酐。其中，可以特别优选使用2,3,3',4'-联苯四羧酸二酐。
用于形成末端具有加成反应性基团的芳香族酰亚胺低聚物的二胺组分的实例包括：具有一个苯环的胺，例如1,4-二氨基苯、1,3-二氨基苯、1,2-二氨基苯、2,6-二乙基-1,3-二氨基苯、4,6-二乙基-2-甲基-1,3-二氨基苯、3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺、和3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺；具有两个苯环的二胺，例如4,4'-二氨基二苯醚、3,4'-二氨基二苯醚、3,3'-二氨基二苯醚、3,3'-二氨基二苯甲酮、4,4'-二氨基二苯甲酮、4,4'-二氨基二苯甲烷、3,3'-二氨基二苯甲烷、双(2,6-二乙基-4-氨基苯氧基)甲烷、双(2-乙基-6-甲基-4-氨基苯基)甲烷、4,4'-亚甲基-双(2,6-二乙基苯胺)、4,4'-亚甲基-双(2-乙基,6-甲基苯胺)、2,2-双(3-氨基苯基)丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷、联苯胺、2,2'-双(四氟甲基)联苯胺、3,3'-二甲基联苯胺、2,2-双(4-氨基苯基)丙烷、和2,2-双(3-氨基苯基)丙烷；具有三个苯环的二胺，例如1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、和1,4-双(3-氨基苯氧基)苯；和具有四个苯环的二胺，例如2,2-双[4-[4-氨基苯氧基]苯基]丙烷和2,2-双[4-[4-氨基苯氧基]苯基]六氟丙烷，尽管本发明不限于这些实例。它们可以单独使用或以两种以上的组合使用。
其中，优选使用由选自由1,3-二氨基苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、3,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯醚和2,2'-双(三氟甲基)联苯胺组成的组中的至少两种芳香族二胺形成的混合二胺。特别地，从耐热性和成形性的观点，优选使用由1,3-二氨基苯和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯的组合组成的混合二胺；由3,4'-二氨基二苯醚和4,4'-二氨基二苯醚的组合组成的混合二胺；由3,4'-二氨基二苯醚和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯的组合组成的混合二胺；由4,4'-二氨基二苯醚和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯的组合组成的混合二胺；和由2,2'-双(三氟甲基)联苯胺和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯的组合组成的混合二胺。
对于末端具有加成反应性基团的芳香族酰亚胺低聚物优选的是，酰亚胺低聚物的重复单元数为大于0且20以下，特别是在1～5的范围内，通过GPC以苯乙烯换算的数均分子量为10000以下，特别是3000以下。当重复单元数在该范围内时，熔融粘度调整到适当范围内，并且可以均一地包含碳组合物。由于没有必要在高温下成形，因而成形性也优异。
重复单元数可通过改变芳香族四羧酸二酐、芳香族二胺、和在分子内与加成反应性基团一起具有酐基或氨基的化合物的比例来调整。提高在分子内与加成反应性基团一起具有酐基或氨基的化合物的比例可导致低分子量，并且可降低重复单元数。降低该化合物的比例可导致高分子量，并且可增加重复单元数。
根据目标滑动构件的用途，加成反应型聚酰亚胺树脂可以与例如阻燃剂、着色剂、润滑剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、填料和增稠剂等树脂添加剂依照任何已知的方法共混。
[其它添加剂]
优选的是，将二硫化钼、四氟乙烯树脂和如铝粉和铜粉等金属粉末中的至少一种共混在本发明的包含碳组合物的树脂组合物中，以便进一步增强滑动性。这些可以以相对于100重量份基础树脂为5～40重量份的量来包含。
[基材]
本发明中，滑动层由成形体形成，所述成形体由包含碳组合物的树脂组合物形成。如后述本发明的结构体的制造方法所阐明的，在基材的粗糙化表面上刮擦该成形体，并将由此形成的微粉末填充在粗糙化表面的凹部中并且施加压力。这表明，用于构成本发明的结构体的基材需要具有足以刮擦由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体的刚性。从该观点来看，可以通过使用如不锈钢和轧制钢板等铁系材料、硬质合金和铝合金来形成基材。
通过刮擦包含碳组合物的树脂组合物的成形体以提供微粉末并且进一步通过用包含碳组合物的树脂组合物填埋基材表面的至少凹部来形成滑动层。因此，优选的是，使基材的表面粗糙化为具有0.4～0.8、特别是0.5～0.7的范围内的算术平均粗糙度(Ra)。当表面粗糙度小于上述范围时，与表面粗糙度在上述范围内的情况相比，微粉末不能充分地转移至基材的表面。相对地，大于上述范围的表面粗糙度对于成形体的微粉化是有利的。然而，与表面粗糙度在上述范围内的情况相比，这会难以在凹部内填充和压接(pressure-bond)微粉末。
(结构体的制造方法)
如上所述，将微粉化的包含碳组合物的树脂组合物填埋在基材的粗糙化表面的至少凹部中，从而形成本发明的结构体的滑动层。可选地，结构体可以通过如下来形成：使用常规已知的粉碎机预先粉碎包含碳组合物的树脂组合物以微粉化、将微粉末填充在粗糙化表面的凹部中、然后施加压力和热，从而形成滑动层。然而，期望滑动层通过以下来形成：在加压下在基材的表面上摩擦由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体，从而将包含碳组合物的树脂组合物的微粉末转移至粗糙化表面，从而形成滑动层。在该方法中，将微粉化的包含碳组合物的树脂组合物在粗糙化表面上摩擦，从而产生摩擦热。由于摩擦热和施加的压力，包含碳组合物的树脂组合物的微粉末成为粗糙化表面上的稳定的膜。与将预先形成的微粉末填充-加压的情况相比，该膜可更牢固地压接在粗糙化表面上。这用于防止或降低滑动层的脱离，从而提供显著优异的生产性。
[由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体]
由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体可通过根据使用的基础树脂的类型或结构体的形状而适当选择的任何方法来成形。方法的实例包括压缩成形、转移成形、注射成形和挤出成形。
加成反应型聚酰亚胺树脂可以最优选地用作基础树脂。当使用该加成反应型聚酰亚胺树脂时，在加成反应型聚酰亚胺树脂的熔点以上的温度下加热加成反应型聚酰亚胺树脂的预聚物、碳组合物和任何其它添加剂，并且在熔融预聚物的同时混炼，从而将预聚物与碳组合物混合。
预聚物和碳组合物可通过使用常规已知的混合机如亨舍尔混合机、转鼓混合机或螺带式共混机混炼。然而，由于重要的是防止或减少如碳纤维等碳组合物的断裂和分散碳组合物，特别优选使用间歇式加压混炼机。分散-混炼步骤中的温度优选设定至预聚物的熔点以上且使预聚物交联和固化的温度以下的温度。
接下来，将预聚物和碳组合物的混合物在所使用的聚酰亚胺树脂的热固化开始温度以上的温度条件下赋形，从而混合物可以成形为期望形状的树脂成形体。当加成反应型聚酰亚胺树脂用作基础树脂时，赋形通过压缩或转移来进行。在压缩时，将导入模具的混合物通过加压来压缩成形。
[基材表面的粗糙化]
在本发明中，将基材的表面粗糙化以具有凹部，以便刮擦由前述包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体并且制备微粉末。然后用微粉化的包含碳组合物的树脂组合物填埋凹部。
可以根据基材的材质和形状通过任何常规已知的方法如抛光、喷砂和蚀刻来使表面粗糙化，以使算术平均粗糙度(Ra)可以在0.4～0.8的范围内。
[滑动层的形成]
在本发明的滑动性结构体的制造方法中，通过在基材的粗糙化表面与由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体之间进行与滑动性结构体实际用作滑动构件的情况同样的如旋转运动和往复运动等摩擦运动，可以在基材的粗糙化表面上有效地形成滑动层。具体而言，通过控制基材上的粗糙化表面的粗糙度、在基材与由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体之间施加的压力的扩大、以及摩擦运动的时间，可以形成均一的滑动层。由此在基材上形成的滑动层优选平滑化至使算术平均粗糙度(Ra)小于0.4，在0.10～0.35、特别是0.20～0.35的范围内。
图2和3为用于说明用于形成滑动层的摩擦运动的图。图2示出盘状结构体。将由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体10置于基座11上。在该成形体10上，设置盘状基材2以使粗糙化表面4与成形体10接触。接着，基材2绕着可沿图中箭头所示方向旋转的旋转轴12旋转，同时将基材2的粗糙化表面4压在成形体10上。以该方式，成形体10被粗糙化表面4刮擦并且形成微粉末。微粉末填埋在粗糙化表面4的凹部中并且同时在施加摩擦热的情况下压接至凹部内，因此在盘状表面上形成滑动层。在图2所示的实施方案中，可交换基材和成形体的位置来旋转成形体。
图3示出管状结构体的情况。由包含碳组合物的树脂组合物形成的圆柱状成形体10嵌入在管内面上形成有粗糙化表面4的管状基材2中。通过旋转圆柱状成形体10或将其沿基材轴向往复移动，与图2所示的情况同样的，成形体10被基材2的粗糙化表面4刮擦，从而形成微粉末。微粉末填埋在粗糙化表面的凹部，同时，在施加摩擦热的情况下压接至凹部内。以该方式，在管状基材的内周面上形成滑动层。
实施例
(滑动磨耗试验)
使用符合JIS K 7218(塑料的滑动磨耗试验方法)的推力式磨耗试验机，如图4所示通过盘上环法(ring-on-disc method)测量在恒定速度和恒定载荷的条件下将样品移动3km的滑动距离后的磨耗量，由此计算比磨耗量。
磨耗量测量条件
试验速度：0.5m/s
负荷载荷：150N(表面压力0.75MPa)
300N(表面压力1.50MPa)
对偶材料：S45C环，表面粗糙度Ra调整在0.1～1.6μm的范围内
外径25.6mm、内径20mm(接触面积2cm2)
试验环境：23±2℃、50％RH±5％RH
试验机：摩擦磨耗试验机EMF-III-F，由A&D Company,Limited制(比磨耗量的测量)
用表面纹理和轮廓集成测量仪(SURFCOM2000SD3，由TOKYO SEIMITSU CO.,LTD.制)测量在0.5m/秒的条件下滑动3km的试验后的磨耗痕的体积并且通过以下方法计算比磨耗量。
比磨耗量的测量方法
1)用表面纹理和轮廓集成测量仪测量滑动试验后的试验片沿图5所示的方向的四个部分的截面面积，由此计算平均磨耗面积S。
2)在图6中，S表示平均磨耗面积，gx表示作为从旋转轴到环外径和环内径的中间点的距离的旋转半径。将这些S和gx带入下式(1)来计算磨耗量V。
[式1]
V＝2πgxS…(1)
3)将磨耗量V、载荷W和滑动距离L带入下式(2)来计算比磨耗量W。
[式2]
W＝V/WL[×10-5mm2/(N·m)]…(2)
(基材表面粗糙度的测量)
用三维表面粗糙度形状测量仪(SURFCOM575A，由TOKYO SEIMITSU CO.,LTD.制)测量基材的表面粗糙度。
(实施例1)
将42.9重量份的平均单纤维长度为200μm的沥青系碳纤维(K223HM，由MitsubishiPlastics Inc.制)与100重量份的加成聚合型聚酰亚胺(PETI-330，由Ube Industries,Ltd.制)混合，并且将所得混合物在大气压下在280℃用混炼机熔融混炼30分钟。然后将混合物冷却至室温，从而获得块状成形化合物(下文中称为BMC)。将BMC分割成容纳在压缩成型机用模具中的尺寸，然后在280℃～320℃的范围内的温度下将BMC在模具中保持预定的时间从而熔融浸渍。其后，在加压至11MPa的同时，以3℃/min的速度将温度升高至371℃，然后将BMC保持1小时并缓慢冷却，从而获得直径为200mm并且厚度为3mm的板。将由此获得的板在357℃的条件下固化6小时并且切成期望的尺寸，从而获得试验片。同时，制备具有用砂纸将表面粗糙度Ra调整至0.4的摩擦表面的S45C环。使用试验片和S45C环以在载荷为150N的条件下进行滑动磨耗试验，从而测量比磨耗量。
(实施例2)
除了用砂纸将S45C的摩擦表面的表面粗糙度Ra调整为0.8以外，步骤与实施例1中的那些相同。
(比较例1)
除了用砂纸将S45C的摩擦表面的表面粗糙度Ra调整为0.1以外，步骤与实施例1中的那些相同。
(比较例2)
除了用砂纸将S45C的摩擦表面的表面粗糙度Ra调整为1.6以外，步骤与实施例1中的那些相同。
表1示出实施例1、2和比较例1、2中进行的比磨耗量测量的结果。表1还示出是否在基材上形成滑动层。
[表1]
Figure GDA0001887893580000131
*试验由于摩擦系数增加而停止。
(实施例3)
将42.9重量份的平均单纤维长度为200μm沥青系碳纤维(K223HM，由MitsubishiPlastics Inc.制)与100重量份的加成聚合型聚酰亚胺(PETI-330，由Ube Industries,Ltd.制)混合，并且将所得混合物在大气压下在280℃在电炉中熔融浸渍30分钟。然后将混合物冷却至室温，从而获得BMC。将BMC分割成容纳在压缩成型机用模具中的尺寸，然后在280℃～320℃的范围内的温度下将BMC在模具中保持预定的时间从而熔融浸渍。其后，在加压至11MPa的同时，以3℃/min的速度将温度升高至371℃，然后将BMC保持1小时并缓慢冷却，从而获得直径为300mm并且厚度为19mm的板。将由此获得的板在357℃的条件下固化6小时并且切成期望的尺寸，从而获得试验片。同时，制备具有用砂纸将表面粗糙度Ra调整至0.8的摩擦表面的S45C环。使用试验片和S45C环以在载荷为300N的条件下进行滑动磨耗试验，从而测量比磨耗量。
(实施例4)
除了使用已在实施例3的滑动磨耗试验中使用过的环重复两次3km的附加滑动磨耗试验以外，步骤与实施例3相同。
(比较例3)
将42.9重量份的平均单纤维长度为200μm沥青系碳纤维(K223HM，由MitsubishiPlastics Inc.制)与100重量份的加成聚合型聚酰亚胺(PETI-330，由Ube Industries,Ltd.制)混合，并且将所得混合物在大气压下在280℃用混炼机熔融混炼和熔融浸渍30分钟。然后将混合物冷却至室温，从而获得BMC。将BMC分割成容纳在压缩成型机用模具中的尺寸，然后在280℃～320℃的范围内的温度下将BMC在模具中保持预定的时间从而熔融浸渍。其后，在加压至11MPa的同时，以3℃/min的速度将温度升高至371℃，然后将BMC保持1小时并缓慢冷却，从而获得直径为200mm并且厚度为3mm的板。将由此获得的板在357℃的条件下固化6小时并且切成期望的尺寸，从而获得试验片。同时，制备具有用砂纸将表面粗糙度Ra调整至0.8的摩擦表面的S45C环。使用试验片和S45C环以在水中在载荷为300N的条件下进行滑动磨耗试验，从而测量比磨耗量。
(比较例4)
将加成聚合型聚酰亚胺(PETI-330，由Ube Industries,Ltd.制)在280℃至320℃的范围内的温度下保持预定的时间从而熔融浸渍。其后，在加压至11MPa的同时，以3℃/min的速度将温度升高至371℃，然后将聚酰亚胺保持1小时并缓慢冷却，从而获得直径为200mm并且厚度为3mm的板。将由此获得的板在357℃的条件下固化6小时并且切成期望的尺寸，从而获得试验片。同时，制备具有用砂纸将表面粗糙度Ra调整至0.8的摩擦表面的S45C环。使用试验片和S45C环以在载荷为300N的条件下进行滑动磨耗试验，从而测量比磨耗量。
表2示出在实施例3、4和比较例3、4中进行的比磨耗量测量的结果，和经过60分钟时的摩擦系数。表2还示出是否在基材上形成滑动层。
[表2]
Figure GDA0001887893580000151
产业上的可利用性
本发明的滑动性结构体具有优异的滑动性，并且其可以以简单的方式通过在基材的表面上形成滑动层来制造。因此，该结构体可适当地用作在如往复运动或旋转运动等摩擦条件下的通用滑动构件。
附图标记说明
1 结构体
2 基材
3 滑动层
4 粗糙化表面
5 包含碳组合物的树脂组合物的微粉末集合体
10 成形体
11 基座
12 旋转轴
13 滑动层形成前的放大图
14 滑动层形成后的放大图

Claims (10)

1.一种滑动性结构体，其包括在基材的粗糙化表面上形成的滑动层，其中所述滑动层通过在构成所述粗糙化表面的凹凸的至少凹部中填埋微粉化的包含碳组合物的树脂组合物而形成，所述滑动层用作相对于对偶材料的滑动面，所述对偶材料由包含碳组合物的树脂组合物形成，
其中所述碳组合物选自由碳纤维、石墨和微细碳系材料组成的组，
所述微粉化的包含碳组合物的树脂组合物是在加压下由对偶材料中的含碳组合物转移-填埋得到的，
所述包含碳组合物的树脂组合物包含加成反应型聚酰亚胺树脂作为基础树脂。
2.根据权利要求1所述的结构体，其中所述滑动层包含选自由二硫化钼、四氟乙烯树脂和金属粉末组成的组中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的结构体，其中所述粗糙化表面的算术平均表面粗糙度Ra在0.4～0.8的范围内。
4.根据权利要求1所述的结构体，其中所述基材的至少粗糙化表面包括不锈钢、铁系材料和铝合金中的任意者。
5.根据权利要求1所述的结构体，其中所述滑动层的算术平均表面粗糙度Ra小于0.4。
6.一种滑动性结构体的制造方法，所述结构体包括在基材的粗糙化表面上形成的滑动层，所述方法包括：边在基材的粗糙化表面上压接由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体，边刮擦所述成形体进行微粉化，以将包含碳组合物的树脂组合物的微粉末转移至所述粗糙化表面上，从而形成滑动层，
其中所述碳组合物选自由碳纤维、石墨和微细碳系材料组成的组，
所述微粉化的包含碳组合物的树脂组合物是在加压下由对偶材料中的含碳组合物转移-填埋得到的，
所述包含碳组合物的树脂组合物包含加成反应型聚酰亚胺树脂作为基础树脂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述压接时，所述粗糙化表面与由包含碳组合物的树脂组合物形成的成形体相互摩擦。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述粗糙化表面的算术平均粗糙度Ra在0.4～0.8的范围内。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其中至少粗糙化表面包括不锈钢、铁系材料和铝合金中的任意者。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其中在所述压接时，压力为500kPa以上和摩擦速度为0.5m/s。
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